- Mempermudah masuk pintu tanpa
harus memegang ganggang pintu
- Menghemat waktu masuk ruangan
- LDR
- LED
- LCD
- Arduino
- Motor Servo
- Sensor Ultrasonik HC-SR04
1.
LDR
Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang
nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang
diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai
Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain,
fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik
jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus
listrik dalam kondisi gelap.
Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor
pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat
memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak
cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya
semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin
membesar. Naik turunnya nilai Hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang
diterimanya. Pada umumnya, Nilai Hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm (kΩ)
pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang.
LDR (Light Dependent Resistor) yang merupakan Komponen Elektronika peka cahaya
ini sering digunakan atau diaplikasikan dalam Rangkaian Elektronika sebagai
sensor pada Lampu Penerang Jalan, Lampu Kamar Tidur, Rangkaian Anti Maling,
Shutter Kamera, Alarm dan lain sebagainya.
- Bagian-Bagian LDR:
- Grafik respon LDR:
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya hambatan atau resistansi dari sensor ldr dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diberikan, dan dapat dilihat bahwa semakin besar intensitas cahaya maka nilai resistansinya akan semakin kecil dan begitu sebaliknya.
2. LCD (Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untuk menampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar.
Secara garis besar
komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit
oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing
filter).
Keterangan:
1. Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk.
2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tin oxide (ITO).
3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).
4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda Indium tin oxide (ITO).
5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya yang
masuk.
6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD kembali ke mata
pengamat.
Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari
pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang dijual di
pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para pemakai
dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan mikrokontroler
untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia :
3. LED (Light Emitting Diode)
LED adalah suatu semikonduktor yang memancarkan
cahaya, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. LED mempunyai kutub positif dan
negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan
LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik
mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus
terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati LED. Ini menyebabkan LED
tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.
4. Arduino
Arduino adalah kit elektronik atau papan
rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu
sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang
kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan chip AVR
ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial
agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain.
Adapun spesifikasi
dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :
|
Microcontroller
ATmega328P |
|
Operating Voltage
5 V |
|
Input Voltage (recommended)
7 – 12 V |
|
Input Voltage (limit)
6 – 20 V |
|
Digital I/O Pins
14 (of which 6 provide PWM output) |
|
PWM Digital I/O Pins
6 |
|
Analog Input Pins
6 |
|
DC Current per I/O Pin
20 mA |
|
DC Current for 3.3V Pin
50 mA |
|
Flash Memory
32 KB of which 0.5 KB used by bootloader |
|
SRAM
2 KB |
|
EEPROM
1 KB |
|
Clock Speed
16 MHz |
Bagian-bagian Arduino UNO :
Power USB
Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino
dengan komputer lewat koneksi USB.
Power Jack
Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan
tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.
Crystal Oscillator
Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak
jantung pada Arduino.
Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.
Reset
Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.
Digital Pins I / O
Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin.
Berfungsi untuk memberikan nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~
" adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk
menghasilkan PWM.
Analog Pins
Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0
sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor
jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.
LED Power Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan
Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.
5.
Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau
aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop
tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan
memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan
perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan
potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan
memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan
potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi
sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.
Prinsip kerja motor servo:
Motor servo dikendalikan dengan memberikan
sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel
kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut
putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms
(mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa
lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri
(berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama
dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke
kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.
lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.
6.
Ultrasonic Sensor
HC-SR04
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang
berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan
sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu
gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak)
suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena
sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).
Cara Kerja Sensor Ultrasonik:
Pada
sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang
disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan
menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah
osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan
gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang
menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang
tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian
sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang
pantul diterima.
Grafik Sensor :
Berdasarkan Grafik diatas dapat disimpulkan bahwa bahwa sensor ultrasonik memiliki kinerja rendah dalam pengukuran pada jarak yang rendah. Kinerja sensormemiliki hasil yang akurat untuk pengukuran jarak jauh.
Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik
adalah sebagai berikut:
- Sinyal dipancarkan oleh
pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu
tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak
benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.
- Sinyal yang dipancarkan akan
merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika
menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda
tersebut.
- Setelah gelombang pantulan
sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk
menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :
S = 340.t/2
dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
7.
UART
UART
(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras
komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial.
UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi
serial pada komputer atau port serial perangkat periperal. Jarak komunikasi yang digunakan tidak lebih dari 15
meter dengan kecepatan 20 kb/s.
Cara Kerja Komunikasi UART
Data
dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start
bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data
ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan
data dan menghapus bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data
bus penerima.
// Master
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);
const int pinTrigger = 7;
const int pinEcho = 6;
float durasi, jarak, nilai;
int LDR = A4;
void setup(){
pinMode(pinEcho, INPUT);
pinMode (pinTrigger, OUTPUT);
lcd.begin(16,2);
Serial.begin(9600);
lcd.clear();
lcd.print("Made by :");
lcd.setCursor (0,2);
lcd.print("7th group");
lcd.setCursor (0,0);
delay (2000);
}
void loop(){
digitalWrite(pinTrigger,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(pinTrigger, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(pinTrigger,LOW);
delayMicroseconds(10);
durasi = pulseIn(pinEcho, HIGH);
jarak = ((durasi*0.034)/2);
nilai = analogRead(LDR);
float tegangan_hasil = 5.0 * nilai / 1024;
if(jarak<=12 && tegangan_hasil>4.8){
lcd.clear();
lcd.print("Automatic Door:");
lcd.setCursor (0,2);
lcd.print("Door Open");
lcd.setCursor(0,1);
Serial.print("1");
delay(100);
}
else{
lcd.clear();
lcd.print("Automatic Door:");
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print("Door Closed");
lcd.setCursor(0,1);
Serial.print("2");
delay(100);
}
}
//Slave
#include <Servo.h>
#define led 6
Servo servo;
void setup() {
servo.attach(5);
pinMode(led,OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
if(Serial.available()>0){
int data = Serial.read();
if(data=='1'){
servo.write(95);
digitalWrite(led,HIGH);
delay (10);
}
else{
servo.write(5);
digitalWrite(led,LOW);
delay (10);
}
Komunikasi
yang digunakan pada rangkaian ini anadalah komunikasi UART dengan menggunakan 2
buah arduino, dimana satu bertindak sebagai master dan satu lagi sebagai slave.
Sensor yang digunakan disini yaitu sensor LDR dan sensor ultrasonik HC-SR04,
dimana Lcd disini digunakan sebagai display output, dan LED sebagai output,
serta motor servo sebagai akuator.
Data yang diterima oleh arduino master akan diolah dengan rumus 5.0*analogRead/1024 yang bertindak sebagai ADC, dimana analog read berasal dari LDR yang bertindak sebagai input analog terhadap arduino master, analog read memiliki rentang nilai dari 0 sampai 1023, sehinggaa untuk menyederhanakan nya digunakan pembagi 1024 agar didapatkan nilai pembacaan LDR, dimana semakin gelap cahaya maka nilai voltase pembacaan LDR.
Disini sensor ultrasonik digunakan sebagai input digital pada arduino master, dimana akan terjadi pengesetan pada on-off di pin trigger, sehingga timbul pulsa ke sensor, yang kemudian akan dibaca pulseIn dan kemudian pin echo high, sehingga gelombang ultrasonik terpancar, kemudian ketika ada objek didekatnya maka gelombang ultrasonik awan terpantul kembali, sehingga terbaca oleh sensir dengan menggunakan persamaan (durasi*0.034)/2
Pada master, diperoleh jika objek berjarak kecil sama dari 12 cm, dan hasil dari voltase LDR besar dari 4,8, maka di LCD akan menampilkan DOOR OPENED, dan master mengirim secara serial ke slave dengan kode 1 melalui serial.print("1"). dan jika salah satu atau kedua kondisi tidak terpenuhi, maka di LCD akan ditampilkan DOOR CLOSED dan master mengirim secara serial ke slave dengan kode 2 melalui serial.print("2").
Lalu di arduino slave akan diterima data serial yang dikirimkan oleh arduino master, saat data serial yang dibaca = 1, maka arduino slave akan memerintahkan motor servo bergerak menuju ke 95 derajat dan lampu LED menyala, dan jika yang dibaca bukan 1, maka motor servo akan menuju ke 5 derajat dan lampu LED mati. Perputaran motor servo itulah sebagai penanda terbuka atau tertutupnya pintu.
Pada rangkaian Automatic Door komunikasi yang digumakan yaitu komunikasi UART (universal asyncronous receiver trasmiter). Dimana UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau serial perangkat periperal. Komunikasi UART digunakan karena jarak komunikasi UART tidak lebih dari 15 meter dengan kecepatan 20 kb/s. Dimana disini menggunakan dua buah arduino yang berfungsi sebagai pengontrol. Dima satu arduino sebagai master dan satu lagi sebagai slave.
Pada rangkaian ini menggunakan sensor cahaya LDR, dimana sensor LDR ini nilai resistansinya akan menurun ketika semakin banyak cahaya yang didapatkan sensor dan sebaliknya reistansi akan semakin besar ketika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor. Nilai inputan dari sensor adalah 0-1023. Pada rangkaian pintu otomatis ini ketika sensor LED mengenai cahaya makan nilainya dari 0-700 dan selebihnya ketika sensor tidak terkena cahaya. Sehingga ketika terkena cahaya maka LED akan mati dan ketika tidak terkena cahaya maka LED akan hidup.
sensor ultrasonik tipe HC-SR04 merupakan sensor pengukur jarak dengan menggunakan ultrasonik, dengan rentang jaraknya atara 3 cm – 400 cm. Ketika pemancar mengirimkan gelombang ultrasonik, lalu waktu akan di ukur ketika gelombang kemmbali dipantulkan oleh objek.
LED dan LCD berfungsi sebagai output dari arduino, dimana LED dan LCD menandakan pintu terbuka atau pintu tertutup, dan motor servo akuator yang menggerakan pintu. Ketika LCD menampilkan automatic doo, door open, maka LED akan menyala dan motor akan bergerak menuju 95 derajat, sedangkan ketika LCD menampilakan automatic door, closed door, maka LED akan mati dan motor servo akan bergerak menuju 5 derajat.
Download Rangkaian Simulasi klik disini
Download Video Praktikum klik disini
Download Program Arduino Master klik disini
Download Program Arduino Slave klik disini
Download Data Sheet Sensor LDR klik disini
Download Data Sheet Sensor
Ultrasonic klik disini
Download Library Sensor Ultrasonic klik disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar